LED-Degradation
Als LED-Degradation wird die allmähliche Abnahme der Leistungsfähigkeit einer LED während ihrer Betriebszeit bezeichnet. Für Beleuchtungsanwendungen ist insbesondere die Abnahme des Lichtstroms von Bedeutung.
Anders als klassische Leuchtmittel fallen LEDs am Ende ihrer Lebensdauer nicht zwangsläufig schlagartig aus. Ihre Lichtleistung kann sich über viele Betriebsstunden allmählich verringern. Zur Beschreibung dieser Entwicklung werden unter anderem Kennwerte wie L70, L80 oder L90 verwendet.
Was bedeutet eine Lebensdauer von 50.000 Stunden?
Die häufig anzutreffende Angabe einer Lebensdauer in Betriebsstunden ist allein nur begrenzt aussagekräftig. Bei LEDs sollte zusätzlich bekannt sein, welches Kriterium nach dieser Betriebsdauer noch erfüllt wird.
Hierfür werden unter anderem sogenannte L-Werte verwendet. Die Zahl hinter dem L beschreibt, welcher Anteil des ursprünglichen Lichtstroms noch erreicht wird:
- L90: 90 Prozent des ursprünglichen Lichtstroms
- L80: 80 Prozent des ursprünglichen Lichtstroms
- L70: 70 Prozent des ursprünglichen Lichtstroms
Eine Angabe von beispielsweise L70 bei 50.000 Stunden beschreibt somit eine Nutzlebensdauer, die sich auf eine Lichtstromerhaltung von 70 Prozent bezieht. Sie bedeutet nicht, dass die LED nach 50.000 Stunden plötzlich ausfällt. Solche Angaben werden auch in aktuellen technischen Produktdaten verwendet.
L- und B-Werte
Da nicht alle LEDs beziehungsweise LED-Produkte exakt gleich altern, kann die LED-Degradation zusätzlich statistisch für eine Population beschrieben werden. Hierfür findet sich die Schreibweise LxBy. Der L-Wert gibt die zugrunde gelegte Lichtstromerhaltung an. Der B-Wert beschreibt den Anteil der noch funktionierenden Produkte einer betrachteten Population, der diesen Lichtstromwert zu diesem Zeitpunkt unterschritten hat.
L80B10 bedeutet beispielsweise, dass zu dem angegebenen Zeitpunkt 10 Prozent der noch funktionierenden Produkte den festgelegten Lichtstromerhalt von 80 Prozent unterschritten haben.
B50 bezeichnet den Median: Zu diesem Zeitpunkt haben 50 Prozent der betrachteten, noch funktionierenden Population den jeweiligen L-Wert unterschritten. Diese sogenannte Median Useful Life wird häufig auch lediglich als Lx angegeben, also beispielsweise L80 statt L80B50.
Die B-Werte dürfen dabei nicht mit vollständigen Ausfällen gleichgesetzt werden. Ein Produkt, das den festgelegten Lichtstromwert unterschreitet, kann weiterhin funktionieren und Licht erzeugen. Totalausfälle werden bei der Lebensdauerbewertung gesondert betrachtet.
Einfluss der Temperatur
Die Alterung von LEDs hängt von den jeweiligen Betriebsbedingungen ab. Insbesondere die thermische Belastung spielt eine wichtige Rolle in der LED-Degradation. Hohe Betriebstemperaturen können Alterungsprozesse beschleunigen und damit die Lichtstromdegradation beeinflussen.
Bei leistungsstarken LED-Scheinwerfern ist deshalb ein geeignetes Wärmemanagement erforderlich. Kühlkörper und andere konstruktive Maßnahmen führen die entstehende Verlustwärme ab und helfen dabei, die Temperaturen der LED und weiterer elektronischer Komponenten innerhalb der vorgesehenen Betriebsbedingungen zu halten.
Lebensdauerangaben sind daher immer im Zusammenhang mit den zugrunde gelegten Betriebs- und Temperaturbedingungen zu betrachten. Bei realen Produktangaben wird die Lebensdauer entsprechend häufig zusammen mit einer bestimmten Umgebungstemperatur angegeben.
Lebensdauer der LED und des Scheinwerfers
Die Lebensdauer einer LED darf nicht automatisch mit der Lebensdauer eines vollständigen LED-Scheinwerfers gleichgesetzt werden.
Neben den LEDs enthält ein Scheinwerfer weitere Komponenten wie Treiberelektronik, Leiterplatten, optische Bauteile, Dichtungen und elektrische Verbindungen. Auch deren Alterung oder Ausfall kann die Lebensdauer des gesamten Produkts begrenzen.
Eine hohe angegebene Nutzlebensdauer der LED allein bedeutet daher nicht, dass der vollständige Scheinwerfer dieselbe Betriebsdauer erreicht. Bei der Beurteilung eines LED-Produkts müssen sowohl die allmähliche Lichtstromdegradation als auch mögliche Ausfälle des Gesamtsystems berücksichtigt werden.